(57)【要約】【課題】配線基板を構成する積層体の剥がれを防止して、配線基板の製造に関する工数の削減化、スループットの向上を図り、併せて配線基板としての機能の低下をも防止する。【解決手段】セラミック基体１１２上に後に第１の配線パターン１１４となる第１のサーメット層１３０と、後に第１の配線パターン１１４の空隙１２０を埋める絶縁層１２２となる第２のサーメット層１３２を形成した後、焼成して、第１の配線パターン１１４と絶縁層１２２を同時に形成し、その後、後に圧電／電歪層１１６となるＰＺＴペースト１３４を形成した後、焼成して、圧電／電歪層１１６を形成し、その後、後に第２の配線パターン１１８となる第３のサーメット層１３６を形成した後、焼成して、第２の配線パターン１１８を形成することにより配線基板１１０Ａを作製する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基体上に電極層による配線パターンが形成された配線基板において、
前記配線パターンは、少なくとも基体材料と導電材料を含むサーメットによる第１の層を有することを特徴とする配線基板。
【請求項２】
請求項１記載の配線基板において、
前記配線パターンは、前記第１の層に加えて導電材料による第２の層を有することを特徴とする配線基板。
【請求項３】
請求項１又は２記載の配線基板において、
前記導電材料は、前記電極層の構成材料であることを特徴とする配線基板。
【請求項４】
請求項１又は２記載の配線基板において、
前記配線パターン間の空隙にサーメットによる絶縁層が充填されていることを特徴とする配線基板。
【請求項５】
請求項４記載の配線基板において、
前記絶縁層は、前記電極層の構成材料を含むサーメット層であることを特徴とする配線基板。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の配線基板において、
前記配線パターン上に圧電／電歪層が形成されていることを特徴とする配線基板。
【請求項７】
請求項６記載の配線基板において、
前記配線パターン間の空隙にサーメットによる絶縁層が充填されていることを特徴とする配線基板。
【請求項８】
請求項７記載の配線基板において、
前記絶縁層は、前記圧電／電歪層の構成材料を含むサーメット層であることを特徴とする配線基板。
【請求項９】
請求項４、５、７又は８記載の配線基板において、
前記配線パターンの側面と前記絶縁層の側面が外部に露出していることを特徴とする配線基板。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項に記載の配線基板において、
前記配線パターンは、前記第１及び／又は前記第２の層に加えて、圧電／電歪材料と導電材料のサーメットを含む第３の層を有することを特徴とする配線基板。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の配線基板において、
前記セラミック基体は、厚みの大きい固定部と、該固定部から連続して形成され、かつ、厚みが前記固定部よりも薄い振動部とを有し、
前記配線パターンは、前記振動部から前記固定部上にかけて形成されていることを特徴とする配線基板。
【請求項１２】
請求項４、５、７、８又は９記載の配線基板において、
前記セラミック基体は、厚みの大きい固定部と、該固定部から連続して形成され、かつ、厚みが前記固定部よりも薄い振動部とを有し、
前記配線パターンは、前記振動部から前記固定部上にかけて形成され、
前記絶縁層は、前記固定部上に形成されていることを特徴とする配線基板。
【請求項１３】
セラミック基体上に電極層による配線パターンが形成された配線基板の製造方法において、
セラミック材料を含む原料に基づいて成形した後、焼成して前記セラミック基体を作製する第１の工程と、
前記セラミック基体上に、少なくとも前記基体材料と導電材料を含むサーメットと導電材料のペーストとを印刷にて形成した後、焼成して、前記セラミック基体上に前記配線パターンを形成する第２の工程とを有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の配線基板の製造方法において、
前記第２の工程は、
前記セラミック基体上に、前記基体材料と導電材料を含むサーメットを印刷にて形成した後、焼成して、前記基体材料と導電材料を含むサーメットによる第１の層を形成する工程と、
前記第１の層上に、導電材料のペーストを印刷にて形成した後、焼成して、前記導電材料のペーストによる第２の層を形成する工程とを有し、
前記セラミック基体上に、少なくとも前記第１及び第２の層による配線パターンを形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４記載の配線基板の製造方法において、
前記第１及び第２の工程に加えて、
前記配線パターン上に圧電／電歪材料のペーストを印刷にて形成した後、焼成して、前記配線パターン上に圧電／電歪層を形成する第３の工程を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の配線基板の製造方法において、
前記第２の工程は、
前記セラミック基体上に、前記基体材料と導電材料を含むサーメットを形成し、焼成して、前記基体材料と導電材料を含むサーメットによる第１の層を形成する工程と、
前記第１の層上に、電極材料のペーストを形成し、焼成して、前記電極材料による第２の層を形成する工程と、
前記第２の層上に、前記圧電／電歪材料と導電材料を含むサーメットを形成し、焼成して、前記圧電／電歪材料と導電材料を含むサーメットによる第３の層を形成する工程とを有し、
前記セラミック基体上に、前記第１〜第３の層による配線パターンを形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項１７】
請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法において、
前記第２の工程は、
前記セラミック基体上に、後に前記配線パターンとなる導電材料を含む第１のサーメットと、後に前記配線パターン間に充填された絶縁層となる導電材料を含む第２のサーメットを印刷にて形成した後、焼成して、前記セラミック基体上に前記配線パターンと前記絶縁層を形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項１８】
請求項１５又は１６記載の配線基板の製造方法において、
前記第２の工程は、
前記セラミック基体上に、後に前記配線パターンとなる導電材料を含む第１のサーメットと、後に前記配線パターン間に充填された絶縁層となる圧電／電歪層の構成材料を含む第２のサーメットを印刷にて形成した後、焼成して、前記セラミック基体上に前記配線パターンと前記絶縁層を形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項１９】
請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法において、
前記導電材料は、前記電極層の構成材料であることを特徴とする配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板及びその製造方法に関し、特に、セラミック基体上に電極層による配線パターンが形成された配線基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、基板上に配線パターンを有する配線基板（プリント基板を含む）として、様々なものが提案されている。
【０００３】
特に、圧電／電歪層を用いたアクチュエータ素子やセンサ素子の場合においては、セラミック基体上に一方の電極層からなる配線パターンを例えば印刷にて形成し、更に、その上に圧電／電歪層と他方の電極層からなる配線パターンを形成するようにしている。
【０００４】
そして、配線パターンに対する電気信号の供給により圧電／電歪層に電界を印加することによって、該圧電／電歪層を変位させるというアクチュエータ素子として使用したり、圧電／電歪層に加わった圧力に応じて発生した電気信号を配線パターンを通じて取り出すというセンサ素子として使用することができる（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１７９３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような配線基板においては、配線パターンがセラミック基体あるいは圧電／電歪層との付着力が弱いために、配線基板の加工中（切断や研磨等）や洗浄中（超音波等による洗浄）に剥がれが起きる場合がある。剥がれが生じる場所は、セラミック基体と配線パターンの界面、配線パターンと圧電／電歪層との界面である。
【０００７】
特に、配線パターンの平面形状の関係でセラミック基体上に電極層が形成されない部分がある。この部分は、セラミック基体と圧電／電歪層とが対向する部分であるが、焼成後に該部分に空隙が生じることとなる。これは、セラミック基体の構成材料と圧電／電歪層の構成材料が接合し難いからである。
【０００８】
この空隙の部分があると、圧電／電歪層が一部浮いたかたちとなり、該浮いた部分がセラミック基体に対して拘束されない部分として存在することとなり、外力によって動きやすい構造となる。そのため、剥がれが生じやすくなる。
【０００９】
圧電／電歪層や配線パターンが剥がれないようにするためには、例えば配線基板の切断工程において、圧電／電歪層等に対する負荷が小さくなるような条件で行う必要がある。即ち、前記切断工程が加工負荷の小さい条件に制約されてしまい、その結果、加工時間が長くなり、スループットが低くなる。
【００１０】
洗浄工程においても、圧電／電歪層等に対する負荷が小さくなるような条件で行う必要があることから、汚れを落とすためには、より長い洗浄時間が必要になり、工数が増加することとなる。
【００１１】
また、圧電／電歪層等の剥がれが生じると、以下のような弊害も生じる。
【００１２】
（１）配線基板としての機能が低下する。
【００１３】
（２）配線パターンが圧電／電歪層から剥がれると、静電容量が減少し、これにより、圧電／電歪層での歪みの発生量が減少して、変位が低下する。
【００１４】
（３）セラミック基体から配線パターンが剥がれると、圧電／電歪層にて発生した歪みがセラミック基体に伝達されにくくなり、変位が低下する。
【００１５】
（４）配線基板全体の強度が低下し、アクチュエータ部として使用した場合の共振周波数が低下する。
【００１６】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、配線基板を構成する積層体の剥がれを防止することができ、配線基板の製造に関する工数の削減化、スループットの向上を図ることができ、併せて配線基板としての機能の低下も防止することができる配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る配線基板は、セラミック基体上に電極層による配線パターンが形成された配線基板において、前記配線パターンは、少なくとも基体材料と導電材料のサーメットによる第１の層を有することを特徴とする。この場合、前記配線パターンは、前記第１の層に加えて導電材料による第２の層を有することが好ましい。更に好ましくは、前記導電材料として前記電極層の構成材料を用いることである。
【００１８】
これにより、配線パターンの構成材料である基体材料と下層のセラミック基体とが強固に結合するため、配線パターンはセラミック基体から剥がれにくいものとなる。
【００１９】
そして、前記配線パターン間の空隙にサーメットによる絶縁層を充填するようにしてもよい。この場合、絶縁層は、前記電極層の構成材料を含むサーメット層としてもよい。また、前記配線パターン上に圧電／電歪層を形成するようにしてもよい。この場合、前記配線パターン間の空隙にサーメットによる絶縁層、好ましくは、前記圧電／電歪層の構成材料を含むサーメット層による絶縁層を充填するようにしてもよい。また、前記配線パターンの側面と前記絶縁層の側面が外部に露出していてもよい。
【００２０】
また、前記構成において、前記配線パターンは、前記第１及び／又は前記第２の層に加えて、圧電／電歪材料と導電材料のサーメットによる第３の層を有するようにしてもよい。これにより、配線パターンとその下層のセラミック基体との付着力が増し、配線パターンとその上層の圧電／電歪層との付着力が増し、容易に剥がれない配線基板を提供することができる。
【００２１】
前記セラミック基体は、厚みの大きい固定部と、該固定部から連続して形成され、かつ、厚みが前記固定部よりも薄い振動部とを有し、前記配線パターンは、前記振動部から前記固定部上にかけて形成されていてもよい。また、前記セラミック基体は、厚みの大きい固定部と、該固定部から連続して形成され、かつ、厚みが前記固定部よりも薄い振動部とを有し、前記配線パターンは、前記振動部から前記固定部上にかけて形成され、前記絶縁層は、前記固定部上に形成されていてもよい。
【００２２】
また、本発明に係る配線基板の製造方法は、セラミック基体上に電極層による配線パターンが形成された配線基板の製造方法において、セラミック材料を含む原料に基づいて成形した後、焼成して前記セラミック基体を作製する第１の工程と、前記セラミック基体上に、少なくとも前記基体材料と導電材料を含むサーメットと導電材料のペーストとを印刷にて形成した後、焼成して、前記セラミック基体上に前記配線パターンを形成する第２の工程とを有することを特徴とする。
【００２３】
これにより、配線パターンの構成材料である基体材料と下層のセラミック基体とが強固に結合するため、配線パターンはセラミック基体から剥がれにくいものとなる。
【００２４】
この場合、前記第２の工程は、前記セラミック基体上に、前記基体材料と導電材料を含むサーメットを印刷にて形成した後、焼成して、前記基体材料と導電材料を含むサーメットによる第１の層を形成する工程と、前記第１の層上に、導電材料のペーストを印刷にて形成した後、焼成して、前記電極材料のペーストによる第２の層を形成する工程とを有し、前記セラミック基体上に、少なくとも前記第１及び第２の層による配線パターンを形成するようにしてもよい。
【００２５】
また、前記第１及び第２の工程に加えて、前記配線パターン上に圧電／電歪材料のペーストを印刷にて形成した後、焼成して、前記配線パターン上に圧電／電歪層を形成する第３の工程を有するようにしてもよい。
【００２６】
この場合、前記第２の工程は、前記セラミック基体上に、前記基体材料と導電材料を含むサーメットを形成し、焼成して、前記基体材料と導電材料を含むサーメットによる第１の層を形成する工程と、前記第１の層上に、電極材料のペーストを形成し、焼成して、前記電極材料による第２の層を形成する工程と、前記第２の層上に、前記圧電／電歪材料と導電材料を含むサーメットを形成し、焼成して、前記圧電／電歪材料と導電材料を含むサーメットによる第３の層を形成する工程とを有し、前記セラミック基体上に、前記第１〜第３の層による配線パターンを形成するようにしてもよい。
【００２７】
また、前記第２の工程は、前記セラミック基体上に、後に前記配線パターンとなる導電材料を含む第１のサーメットと、後に前記配線パターン間に充填された絶縁層となる導電材料を含む第２のサーメットを印刷にて形成した後、焼成して、前記セラミック基体上に前記配線パターンと前記絶縁層を形成するようにしてもよい。
【００２８】
また、前記第２の工程は、前記セラミック基体上に、後に前記配線パターンとなる導電材料を含む第１のサーメットと、後に前記配線パターン間に充填された絶縁層となる圧電／電歪層の構成材料を含む第２のサーメットを印刷にて形成した後、焼成して、前記セラミック基体上に前記配線パターンと前記絶縁層を形成するようにしてもよい。
【００２９】
なお、上述した導電材料としては、前記電極層の構成材料を用いるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、本発明に係る配線基板及びその製造方法によれば、配線基板を構成する積層体の剥がれを防止することができ、配線基板の製造に関する工数の削減化、スループットの向上を図ることができ、併せて配線基板としての機能の低下も防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明に係る配線基板及びその製造方法の実施の形態例を図１〜図１９Ｂを参照しながら説明する。
【００３２】
まず、第１の実施の形態に係る配線基板１１０Ａは、セラミック基体１１２上に下部電極層による第１の配線パターン１１４が形成され、該第１の配線パターン１１４上に圧電／電歪層１１６が形成され、該圧電／電歪層１１６上に上部電極層による第２の配線パターン１１８が形成されて構成されている。
【００３３】
第１及び第２の配線パターン１１４及び１１８は、例えば図２Ａ及び図２Ｂに示すように、それぞれミアンダ形状とされている。
【００３４】
そして、セラミック基体１１２上に第１及び第２の配線パターン１１４及び１１８と圧電／電歪層１１６を形成する場合は、まず、セラミック基体１１２上に電極材料を含むサーメットを形成した後、焼成して、前記電極材料による第１の配線パターン１１４を形成し、その後、圧電／電歪材料のペーストによってパターンを形成した後、焼成して、前記圧電／電歪材料による圧電／電歪層１１６を形成する。そして、圧電／電歪層１１６上に電極材料を含むサーメットを形成した後、焼成して、前記電極材料による第２の配線パターン１１８を形成する。上述の一連の処理が終了した段階で、第１の実施の形態に係る配線基板１１０Ａが作製されることになる。
【００３５】
このとき、例えば図２Ａに示すように、第１の配線パターン１１４がミアンダ形状を有することから、該第１の配線パターン１１４の平面形状の関係でセラミック基体１１２上に電極層が形成されない部分、即ち、空隙１２０が形成されることになる。
【００３６】
この空隙１２０は、セラミック基体１１２と圧電／電歪層１１６とが対向する部分であるが、この空隙１２０の発生は、セラミック基体１１２の構成材料と圧電／電歪層１１６の構成材料が接合し難いことが原因となっている。
【００３７】
通常は、この空隙１２０の部分があると、圧電／電歪層１１６が一部浮いたかたちとなり、その浮いた部分がセラミック基体１１２に対して拘束されない部分として存在することとなり、外力によって動きやすい構造となる。そのため、剥がれが生じやすくなる。
【００３８】
しかし、第１の実施の形態では、図１に示すように、第１の配線パターン１１４間の空隙１２０の部分に電極材料を含むサーメットあるいは圧電／電歪材料を含むサーメットによる絶縁層１２２が充填されて構成されている。なお、図１では、空隙１２０に絶縁層１２２が充填されて、実際には空隙１２０は存在しない形態となっているため、図１上において空隙１２０に対する参照符号の表示は便宜的にカッコ書きの符号で示す。
【００３９】
そして、絶縁層１２２を電極材料を含むサーメットにて構成した場合は、第１の配線パターン１１４上に形成される圧電／電歪層１１６は、電極材料と付着しやすいため、第１の配線パターン１１４に加えて、電極材料のサーメットによる絶縁層１２２とも強固に結合することとなる。従って、第１の配線パターン１１４上の圧電／電歪層１１６は剥がれにくくなる。
【００４０】
また、絶縁層１２２を圧電／電歪材料を含むサーメットにて構成した場合は、第１の配線パターン１１４上に形成される圧電／電歪層１１６は、上述のように、電極材料と付着しやすいことから、第１の配線パターン１１４と強固に結合すると共に、絶縁層１２２が圧電／電歪材料で構成されているため、該絶縁層１２２とも強固に結合することとなる。従って、第１の配線パターン１１４上の圧電／電歪層１１６は剥がれにくくなる。
【００４１】
つまり、第１の実施の形態においては、配線基板１１０Ａを構成する圧電／電歪層１１６の剥がれを防止することができ、配線基板１１０Ａの製造に関する工数の削減化、スループットの向上を図ることができ、併せて配線基板１１０Ａとしての機能の低下も防止することができる。
【００４２】
この第１の実施の形態に係る配線基板１１０Ａの製造方法について、具体的に、例えば絶縁層１２２として電極材料を含むサーメットにて構成する場合の製造方法について図３Ａ〜図４Ｂを参照しながら説明する。
【００４３】
まず、図３Ａに示すように、セラミック材料を含む原料に基づいて所定の形状に成形した後、焼成して前記セラミック基体１１２を作製する。
【００４４】
次いで、セラミック基体１１２上に、電極材料を含むサーメット、例えばＰｔ／ジルコニアによる第１のサーメット層１３０を例えばスクリーン印刷により形成した後、露出するセラミック基体１１２上に電極材料を含むサーメット、例えばＰｔ／ジルコニアによる第２のサーメット層１３２を例えばスクリーン印刷により形成する。
【００４５】
その後、図３Ｂに示すように、焼成して、第１のサーメット層１３０による第１の配線パターン１１４と第２のサーメット層１３２による絶縁層１２２を同時に形成する。
【００４６】
その後、図３Ｃに示すように、圧電／電歪材料のペースト、例えばＰＺＴペースト１３４を例えばスクリーン印刷により形成した後、図４Ａに示すように、焼成して、ＰＺＴによる圧電／電歪層１１６を形成する。
【００４７】
その後、図４Ｂに示すように、圧電／電歪層１１６上に電極材料を含むサーメット、例えばＰｔ／ジルコニアによる第３のサーメット層１３６を例えばスクリーン印刷により形成する。
【００４８】
その後、焼成して、前記第３のサーメット層１３６による第２の配線パターン１１８を形成することにより、図１に示す配線基板１１０Ａを得る。
【００４９】
上述の製造方法によれば、圧電／電歪層１１６が容易に剥がれない高信頼性のある配線基板１１０Ａを安価に、かつ、容易に作製することができる。
【００５０】
なお、絶縁層１２２を電極材料を含むサーメットにて構成する場合においては、絶縁層１２２での絶縁性を確保するために、電極材料をセラミック成分の量よりも少なめに配合させることが好ましい。そして、絶縁層１２２での絶縁性は、（１）絶縁体であるセラミックスと電極材料の金属の配合比について、セラミックスの比を大きくすること、（２）セラミックスの結晶粒を大きくすること、焼成温度を低くすること等で調整可能である。また、セラミック成分の配合は、圧電／電歪材料とするか、あるいは基体材料とするか、あるいはこれら両方を混ぜるかを選択して配合することが好ましい。
【００５１】
次に、第２の実施の形態に係る配線基板１１０Ｂについて図５〜図８Ｃを参照しながら説明する。
【００５２】
この第２の実施の形態に係る配線基板１１０Ｂは、図５に示すように、上述した第１の実施の形態に係る配線基板１１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、第１の配線パターン１１４が３層構造となっている点と、第１の配線パターン１１４の空隙１２０に絶縁層１２２が充填されていない点で異なる。
【００５３】
即ち、この第１の配線パターン１１４は、セラミック基体１１２上に直接形成され、かつ、基体材料と電極材料のサーメットによる第１の層１４０と、該第１の層１４０上に形成され、かつ、電極材料による第２の層１４２と、該第２の層１４２上に形成され、かつ、圧電／電歪材料と電極材料のサーメットによる第３の層１４４とを有して構成されている。
【００５４】
この場合、第１の配線パターン１１４における第１の層１４０が基体材料を含むサーメットにて構成されているため、該第１の層１４０とセラミック基体１１２とは強固に結合されることとなる。また、第１の配線パターン１１４における第３の層１４４が圧電／電歪材料を含むサーメットにて構成されているため、該第３の層１４４と圧電／電歪層１１６とは強固に結合されることとなる。
【００５５】
従って、第１の配線パターン１１４は、下層のセラミック基体１１２と強固に結合されると共に、上層の圧電／電歪層１１６とも強固に結合されることになり、たとえ第１の配線パターン１１４に空隙１２０が生じていても、圧電／電歪層１１６は剥がれにくくなる。
【００５６】
次に、この第２の実施の形態に係る配線基板１１０Ｂの製造方法について図６Ａ〜図８Ｃを参照しながら説明する。
【００５７】
まず、図６Ａに示すように、セラミック材料を含む原料に基づいて所定の形状に成形した後、焼成して前記セラミック基体１１２を作製する。
【００５８】
次いで、セラミック基体１１２上に、電極材料と基体材料を含むサーメット、例えばＰｔ／ジルコニアによる第１のサーメット層１５０を例えばスクリーン印刷により形成した後、図６Ｂに示すように、焼成して、第１のサーメット層１５０による第１の層１４０を形成する。
【００５９】
その後、図６Ｃに示すように、第１の層１４０上に、電極材料のペースト、例えばＰｔペースト１５２を例えばスクリーン印刷により形成した後、図７Ａに示すように、焼成して、Ｐｔペースト１５２による第２の層１４２を形成する。
【００６０】
その後、図７Ｂに示すように、第２の層１４２上に、電極材料と圧電／電歪材料を含むサーメット、例えばＰｔ／ＰＺＴによる第２のサーメット層１５４を例えばスクリーン印刷により形成した後、図７Ｃに示すように、焼成して、第２のサーメット層１５４による第３の層１４４を形成する。この段階で、セラミック基体１１２上には、第１〜第３の層１４０、１４２及び１４４の積層体による第１の配線パターン１１４が形成されることになる。
【００６１】
その後、図８Ａに示すように、圧電／電歪材料のペースト、例えばＰＺＴペースト１５６を例えばスクリーン印刷により形成する。このとき、第１の配線パターン１１４の空隙１２０内にも前記ＰＺＴペースト１５６が入り込むこととなる。その後、図８Ｂに示すように、焼成を行って、ＰＺＴによる圧電／電歪層１１６を形成する。このとき、前記ＰＺＴペースト１５６のうち、セラミック基体１１２と接触していた部分が焼成によって収縮し、圧電／電歪層１１６となった段階において、前記第１の配線パターン１１４の空隙１２０が現れることとなる。
【００６２】
その後、図８Ｃに示すように、圧電／電歪層１１６上に電極材料を含むサーメット、例えばＰｔ／ジルコニアによる第３のサーメット層１３６を例えばスクリーン印刷により形成する。
【００６３】
その後、焼成して、前記第３のサーメット層１３６による第２の配線パターン１１８を形成することにより、第２の実施の形態に係る配線基板１１０Ｂを得る。
【００６４】
上述の製造方法によれば、第１の配線パターン１１４に空隙１２０があったとしても、圧電／電歪層１１６が容易に剥がれない高信頼性のある配線基板１１０Ｂを安価に、かつ、容易に作製することができる。
【００６５】
次に、第３の実施の形態に係る配線基板１１０Ｃについて図９を参照しながら説明する。
【００６６】
この第３の実施の形態に係る配線基板１１０Ｃは、図９に示すように、上述した第２の実施の形態に係る配線基板１１０Ｂとほぼ同様の構成を有するが、第１の配線パターン１１４における空隙１２０に絶縁層１２２が充填されている点で異なる。即ち、この第３の実施の形態に係る配線基板１１０Ｃは、第１及び第２の実施の形態に係る配線基板１１０Ａ及び１１０Ｂを組み合わせた構成を有する。
【００６７】
絶縁層１２２は、電極材料を含むサーメットあるいは圧電／電歪材料を含むサーメットによって構成される。
【００６８】
この第３の実施の形態に係る配線基板１１０Ｃは、第１の配線パターン１１４がセラミック基体１１２と圧電／電歪層１１６に強固に結合されると共に、第１の配線パターン１１４の空隙１２０内に充填された絶縁層１２２により、圧電／電歪層１１６の一部が空隙１２０上に配置されるということがなくなる。そのため、加工時や洗浄時における圧電／電歪層１１６の剥がれを確実に防止することができる。
【実施例１】
【００６９】
次に、第３の実施の形態に係る配線基板１１０Ｃを圧電／電歪デバイス１０に適用した実施例について図１０〜図１９Ｂを参照しながら説明する。
【００７０】
この実施例に係る圧電／電歪デバイス１０は、圧電／電歪素子により電気的エネルギと機械的エネルギとを相互に変換する素子を包含する概念である。従って、各種アクチュエータや振動子等の能動素子、特に、逆圧電効果や電歪効果による変位を利用した変位素子として最も好適に用いられるほか、加速度センサ素子や衝撃センサ素子等の受動素子としても好適に使用され得る。
【００７１】
そして、この実施例に係る圧電／電歪デバイス１０は、図１０に示すように、相対向する一対の薄板部１２ａ及び１２ｂと、これら薄板部１２ａ及び１２ｂを支持する固定部１４とが一体に形成されたセラミック基体１６を具備し、一対の薄板部１２ａ及び１２ｂの各一部にそれぞれ圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂが形成されて構成されている。
【００７２】
つまり、この圧電／電歪デバイス１０は、前記圧電／電歪素子１８ａ及び／又は１８ｂの駆動によって一対の薄板部１２ａ及び１２ｂが変位し、あるいは薄板部１２ａ及び１２ｂの変位を圧電／電歪素子１８ａ及び／又は１８ｂにより検出する構成を有する。従って、図１０の例では、薄板部１２ａ及び１２ｂと圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂにてアクチュエータ部１９ａ及び１９ｂが構成されることになる。このことから、一対の薄板部１２ａ及び１２ｂは、固定部１４によって振動可能に支持された振動部として機能することになる。
【００７３】
更に、一対の薄板部１２ａ及び１２ｂは、各先端部分が内方に向かって肉厚とされ、該肉厚部分は、薄板部１２ａ及び１２ｂの変位動作に伴って変位する可動部２０ａ及び２０ｂとして機能することになる。以下、一対の薄板部１２ａ及び１２ｂの先端部分を可動部２０ａ及び２０ｂと記す。
【００７４】
なお、可動部２０ａ及び２０ｂの互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂ間には空隙（空気）３６を介在させるようにしてもよいし、図示しないが、これら端面３４ａ及び３４ｂの間に可動部２０ａ及び２０ｂの構成部材と同じ材質あるいは異なる材質からなる複数の部材を介在させるようにしてもよい。この場合、各可動部２０ａ及び２０ｂの互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂは取付面３４ａ及び３４ｂとして機能することになる。
【００７５】
セラミック基体１６は、例えばセラミックグリーン積層体を焼成により一体化したセラミック積層体で構成されている。これについては後述する。
【００７６】
このようなセラミックスの一体化物は、各部の接合部に接着剤が介在しないことから、経時的な状態変化がほとんど生じないため、接合部位の信頼性が高く、かつ、剛性確保に有利な構造であることに加え、後述するセラミックグリーンシート積層法により、容易に製造することが可能である。
【００７７】
そして、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂは、後述のとおり別体として圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂを準備して、セラミック基体１６に膜形成法を用いることにより、直接セラミック基体１６に形成されることとなる。
【００７８】
この圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂは、圧電／電歪層２２と、該圧電／電歪層２２の両側に形成された一対の電極２４及び２６とを有して構成され、該一対の電極２４及び２６のうち、一方の電極２４が少なくとも一対の薄板部１２ａ及び１２ｂに形成されている。
【００７９】
本実施例では、圧電／電歪層２２並びに一対の電極２４及び２６をそれぞれ多層構造とし、一方の電極２４と他方の電極２６を断面ほぼ櫛歯状となるようにそれぞれ互い違いに積層し、これら一方の電極２４と他方の電極２６が圧電／電歪層２２を間に挟んで重なる部分が多段構成とされた圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂとした場合を主体に説明するが、多層構造に限らず単層構造であってもよい。この場合、層の数は特に限定しないが、１０層以下が好ましく、更に好ましくは５層以下である。
【００８０】
圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂは、図１１の拡大図に示すように、圧電／電歪層２２が４層構造（第１層目〜第４層目の圧電／電歪層２２Ａ〜２２Ｄ）とされている。
【００８１】
特に、セラミック基体１６の薄板部１２ａ及び１２ｂ、可動部２０ａ及び２０ｂ、並びに固定部１４の各側面にかけてほぼ連続して第１の配線パターン５０が形成されている。この第１の配線パターン５０は、固定部１４の側面において空隙４０によって一方の部分２４Ａ（一方の電極２４を構成する部分）と他方の部分２６Ａ（他方の電極２６を構成する部分）とに分離されている。
【００８２】
また、前記空隙４０には絶縁層４２が充填されており、第１の配線パターンにおける絶縁部４４として機能することとなる。
【００８３】
そして、一方の電極２４は、前記第１の配線パターン５０における一方の部分２４Ａと、第１層目の圧電／電歪層２２Ａの上面に形成された第２の配線パターン２４Ｂと、第３層目の圧電／電歪層２２Ｃの上面に形成された第４の配線パターン２４Ｃとで櫛歯状に構成されている。
【００８４】
他方の電極２６は、前記第１の配線パターン５０の他方の部分２６Ａと、第２層目の圧電／電歪層２２Ｂの上面に形成された第３の配線パターン２６Ｂと、第４層目の圧電／電歪層２２Ｄの上面に形成された第５の配線パターン２６Ｃとで櫛歯状に構成されている。
【００８５】
また、第１の配線パターン５０における一方の部分２４Ａ、第２の配線パターン２４Ｂ及び第４の配線パターン２４Ｃが積層された部分の上面には一方の端子２８が形成され、最上層に位置する第５の配線パターン２６Ｃの端部には他方の端子３０が形成されている。
【００８６】
前記絶縁部４４は、（１）圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの後端部４６（空隙４０の後端側端部から固定部１４の後端までの部分）におけるアクチュエータを駆動させないこと、（２）一方の端子２８の端部で短絡が生じにくくすること等の効果を有する。
【００８７】
そして、この実施例に係る圧電／電歪デバイス１０は、図１１に示すように、前記第１の配線パターン５０が３層構造とされている。
【００８８】
具体的には、上述した第３の実施の形態に係る配線基板１１０Ｃと同様に、セラミック基体１６上に直接形成され、かつ、基体材料と電極材料のサーメットによる第１の層１４０と、該第１の層１４０上に形成され、かつ、電極材料による第２の層１４２と、該第２の層１４２上に形成され、かつ、圧電／電歪材料と電極材料のサーメットによる第３の層１４４とを有して構成されている。
【００８９】
更に、この実施例では、他方の電極２６のうち、最上層の第５の配線パターン２６Ｃが電極材料のレジネートによって構成され、一方の電極２４及び他方の電極２６の各中間パターン（第２〜第４の配線パターン２４Ｂ、２６Ｂ及び２４Ｃ）が電極材料と圧電／電歪材料とのサーメットにて構成されている。
【００９０】
この場合、前記第２〜第４の配線パターン２４Ｂ、２６Ｂ及び２４Ｃは、導体層として機能させる必要から、電極材料と圧電／電歪材料の配合比は、４：６〜９：１であることが好ましい。電極材料の配合比が４より小さいと導体として機能しにくく、９より大きいと電極を薄くする効果と圧電／電歪層との付着力が共に低減する可能性がある。上述の配合条件を満足することにより、各中間パターンは、それぞれ２μｍ以下の導体層として構成させることができ、しかも、局所的に導体部分がなくなるいわゆる欠けがなくなり、ほぼ設計通りのパターン形状を得ることができる。
【００９１】
次に、この実施例に係る圧電／電歪デバイス１０の製造方法について図１２〜図１９Ｂを参照しながら説明する。まず、定義付けをしておく。セラミックグリーンシートを積層して得られた積層体をセラミックグリーン積層体５８（例えば図１３参照）と定義し、このセラミックグリーン積層体５８を焼成して一体化したものをセラミック積層体６０（例えば図１４参照）と定義し、このセラミック積層体６０から不要な部分を切除して可動部２０ａ及び２０ｂ、薄板部１２ａ及び１２ｂ並びに固定部１４が一体化されたものをセラミック基体１６（図１０参照）と定義する。
【００９２】
また、この製造方法においては、圧電／電歪デバイス１０を同一基板内に縦方向及び横方向にそれぞれ複数個配置した形態で、最終的にセラミック積層体６０をチップ単位に切断して、圧電／電歪デバイス１０を同一工程で多数個取りするものであるが、説明を簡単にするために、圧電／電歪デバイス１０の１個取りを主体にして説明する。
【００９３】
まず、ジルコニア等のセラミック粉末にバインダ、溶剤、分散剤、可塑剤等を添加混合してスラリーを作製し、これを脱泡処理後、リバースロールコーター法、ドクターブレード法等の方法により、所定の厚みを有するセラミックグリーンシートを作製する。
【００９４】
次に、金型を用いた打抜加工やレーザ加工等の方法により、セラミックグリーンシートを図１２のような種々の形状に加工して、複数枚の基体形成用のセラミックグリーンシート７０Ａ〜７０Ｄ、７２Ａ及び７２Ｂ、１０２Ａ〜１０２Ｇを得る。
【００９５】
これらセラミックグリーンシート７０Ａ〜７０Ｄ、７２Ａ及び７２Ｂ、１０２Ａ〜１０２Ｇは、少なくとも薄板部１２ａ及び１２ｂ間に空間を形成するための窓部５４が形成された複数枚（例えば４枚）のセラミックグリーンシート７０Ａ〜７０Ｄと、薄板部１２ａ及び１２ｂ間に空間を形成するための窓部５４と互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂを有する可動部２０ａ及び２０ｂを形成するための窓部１００とが連続形成された複数枚（例えば７枚）のセラミックグリーンシート１０２Ａ〜１０２Ｇと、後に薄板部１２ａ及び１２ｂとなる複数枚（例えば２枚）のセラミックグリーンシート７２Ａ及び７２Ｂである。なお、セラミックグリーンシートの枚数は、あくまでも一例である。
【００９６】
その後、図１３に示すように、セラミックグリーンシート７２Ａ及び７２Ｂでセラミックグリーンシート７０Ａ〜７０Ｄ並びに１０２Ａ〜１０２Ｇを挟み込むようにして、これらセラミックグリーンシート７０Ａ〜７０Ｄ、７２Ａ及び７２Ｂ並びに１０２Ａ〜１０２Ｇを積層・圧着して、セラミックグリーン積層体５８とする。この積層にあたってはセラミックグリーンシート１０２Ａ〜１０２Ｇを中央に位置させて積層する。
【００９７】
このとき、窓部１００の存在により、圧着時に圧力がかからない部位が発生するため、積層、圧着の順番等を変更し、そのような部位が生じないようにする必要がある。その後、セラミックグリーン積層体５８を焼成してセラミック積層体６０（図１４参照）を得る。
【００９８】
次に、図１４に示すように、前記セラミック積層体６０の両表面、即ち、セラミックグリーンシート７２Ａ及び７２Ｂが積層された表面に相当する表面にそれぞれ多層構造の圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂを形成し、焼成によって圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂをセラミック積層体６０に一体化させる。もちろん、圧電／電歪素子は片側の表面のみに形成してもよい。
【００９９】
ここで、セラミック積層体６０の一表面に多層構造の圧電／電歪素子１８ａを形成する過程について、図１５Ａ〜図１９Ｂを参照しながら詳細に説明する。圧電／電歪素子１８ｂを形成する過程は圧電／電歪素子１８ａと同様であるため、ここではその重複説明を省略する。
【０１００】
まず、図１５Ａに示すように、セラミック積層体６０の一表面に、例えばＰｔ／ジルコニアによる第１のサーメット層１６０を例えばスクリーン印刷により形成した後、第１のサーメット層１６０が分離した部分（図１１の空隙４０に対応する部分）に、例えばＰｔ／ジルコニアによる第２のサーメット層１６２を例えばスクリーン印刷により形成する。この場合、第１のサーメット層１６０及び第２のサーメット層１６２の各厚みは、それぞれ焼成後の厚みが約１μｍ及び約５μｍとなる厚みに設定される。
【０１０１】
その後、図１５Ｂに示すように、１０００〜１４００℃を０．５〜３時間ほど保持した焼成処理によって、第１のサーメット層１６０による第１の層１４０（第１の配線パターン５０を構成する第１の層）を形成すると共に、第２のサーメット層１６２による絶縁層４２を形成する。
【０１０２】
その後、図１５Ｃに示すように、第１の層１４０上に、例えばＰｔペースト１６４を例えばスクリーン印刷により形成する。この場合、Ｐｔペースト１６４の厚みは、焼成後の厚みが２〜５μｍとなる厚みに設定される。
【０１０３】
その後、図１６Ａに示すように、１０００〜１４００℃を０．５〜３時間ほど保持した焼成処理によって、Ｐｔペースト１６４による第２の層１４２（第１の配線パターン５０を構成する第２の層）を形成する。
【０１０４】
その後、図１６Ｂに示すように、第２の層１４２上に、例えばＰｔ／ＰＺＴによる第３のサーメット層１６６を例えばスクリーン印刷により形成する。この場合、第３のサーメット層１６６の厚みは、焼成後の厚みが０．５〜３μｍとなる厚みに設定される。
【０１０５】
次いで、第３のサーメット層１６６上と、露出する絶縁層４２上に、例えば１層目のＰＺＴペースト１６８を例えばスクリーン印刷により形成する。この場合、ＰＺＴペースト１６８の厚みは、焼成後の厚みが５〜２５μｍとなる厚みに設定される。
【０１０６】
次いで、前記ＰＺＴペースト１６８上と、露出する第３のサーメット層１６６のうち、一方の部分１６６ａ（後に第１の配線パターン５０の一方の部分２４Ａに対応する部分）上に、後に第２の配線パターン２４Ｂとなる例えばＰｔ／ＰＺＴの第４のサーメット層１７０を例えばスクリーン印刷により形成する。この場合、第４のサーメット層１７０の厚みは、焼成後の厚みが１〜３μｍとなる厚みに設定される。
【０１０７】
その後、図１６Ｃに示すように、１０００〜１４００℃を０．５〜３時間ほど保持した焼成処理によって、第３のサーメット層による第３の層１４４（第１の配線パターン５０を構成する第３の層）と、ＰＺＴペースト１６８による第１層目の圧電／電歪層２２Ａと、第４のサーメット層１７０による第２の配線パターン２４Ｂを形成する。
【０１０８】
その後、図１７Ａに示すように、第２の配線パターン２４Ｂ上と、露出する第１層目の圧電／電歪層２２Ａ上に、例えば２層目のＰＺＴペースト１７２を例えばスクリーン印刷により形成する。この場合、ＰＺＴペースト１７２の厚みは、焼成後の厚みが５〜２５ｍとなる厚みに設定される。
【０１０９】
次いで、前記ＰＺＴペースト１７２上と、第１の配線パターン５０における他方の部分２６Ａ上に、後に第３の配線パターン２６Ｂとなる例えばＰｔ／ＰＺＴの第５のサーメット層１７４を例えばスクリーン印刷により形成する。この場合、第５のサーメット層１７４の厚みは、焼成後の厚みが１〜３μｍとなる厚みに設定される。
【０１１０】
その後、図１７Ｂに示すように、１０００〜１４００℃を０．５〜３時間ほど保持した焼成処理によって、ＰＺＴペースト１７２による第２層目の圧電／電歪層２２Ｂと、第５のサーメット層１７４による第３の配線パターン２６Ｂを形成する。
【０１１１】
その後、図１７Ｃに示すように、第３の配線パターン２６Ｂ上と、露出する第２層目の圧電／電歪層２２Ｂ上に、例えば３層目のＰＺＴペースト１７６を例えばスクリーン印刷により形成する。この場合、ＰＺＴペースト１７６の厚みは、焼成後の厚みが５〜２５μｍとなる厚みに設定される。
【０１１２】
次いで、前記ＰＺＴペースト１７６上と、露出する第２の配線パターン２４Ｂ上に、後に第４の配線パターン２４Ｃとなる例えばＰｔ／ＰＺＴの第６のサーメット層１７８を例えばスクリーン印刷により形成する。この場合、第６のサーメット層１７８の厚みは、焼成後の厚みが１〜３μｍとなる厚みに設定される。
【０１１３】
その後、図１８Ａに示すように、１０００〜１４００℃を０．５〜３時間ほど保持した焼成処理によって、ＰＺＴペースト１７６による第３層目の圧電／電歪層２２Ｃと、第６のサーメット層１７８による第４の配線パターン２４Ｃを形成する。
【０１１４】
その後、図１８Ｂに示すように、第４の配線パターン２４Ｃ上と、露出する第３層目の圧電／電歪層２２Ｃ上に、例えば４層目のＰＺＴペースト１８０を例えばスクリーン印刷により形成する。この場合、ＰＺＴペースト１８０の厚みは、焼成後の厚みが５〜２５μｍとなる厚みに設定される。
【０１１５】
その後、図１９Ａに示すように、１０００〜１４００℃を０．５〜３時間ほど保持した焼成処理によって、ＰＺＴペースト１８０による第４層目の圧電／電歪層２２Ｄを形成する。
【０１１６】
その後、図１９Ｂに示すように、第４層目の圧電／電歪層２２Ｄ上と、露出する第３の配線パターン２６Ｂ上並びに露出する第１の配線パターン５０の他方の部分２６Ａ上に、後に第５の配線パターン２６Ｃとなる例えばＰｔレジネート１８２を例えばスクリーン印刷により形成する。この場合、Ｐｔレジネート１８２の厚みは、焼成後の厚みが０．１〜３μｍとなる厚みに設定される。
【０１１７】
次いで、露出する第１の配線パターン５０の一方の部分２４Ａと、Ｐｔレジネート１８２の端部にそれぞれ後に一方の端子２８及び他方の端子３０となるＡｕペースト１８４及び１８６を例えばスクリーン印刷により形成する。
【０１１８】
その後、５００〜１０００℃を０．５〜３時間ほど保持した焼成処理によって、Ｐｔレジネート１８２による第５の配線パターン２６Ｃと、Ａｕペースト１８４及び１８６による端子２８及び３０を形成する。これによって、図１１に示すように、セラミック積層体６０の一表面に多層構造の圧電／電歪素子１８ａが形成されることになる。なお、セラミック積層体６０の他方の表面にも同様の方法で多層構造の圧電／電歪素子１８ｂが形成される。
【０１１９】
次に、図１４に示すように、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂが形成されたセラミック積層体６０のうち、切断線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ５に沿って切断することにより、セラミック積層体６０の側部と先端部を切除する。この切除によって、図１０に示すように、セラミック基体１６に圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂが形成され、かつ、互いに対向する端面３４ａ及び３４ｂを有する可動部２０ａ及び２０ｂが形成された圧電／電歪デバイス１０を得る。
【０１２０】
切断のタイミングは、切断線Ｃ１及びＣ２に沿って切断した後に切断線Ｃ５に沿って切断してもよく、切断線Ｃ５に沿って切断した後に切断線Ｃ１及びＣ２に沿って切断してもよい。もちろん、これらの切断を同時に行うようにしてもよい。また、切断線Ｃ５と対向する固定部１４の端面も適宜切断するようにしてもよい。
【０１２１】
その後、例えば超音波洗浄によって、前記切断による切くず等が除去されることになる。
【０１２２】
このように、実施例に係る圧電／電歪デバイス１０においては、第３の実施の形態に係る配線基板１１０Ｃと同様の構成を有するため、第１の配線パターン５０がセラミック基体１６と第１層目の圧電／電歪層２２Ａに強固に結合されると共に、第１の配線パターン５０の空隙４０内に充填された絶縁層４２により、第１層目の圧電／電歪層２２Ａの一部が空隙４０上に配置されるということがなくなる。そのため、加工時や洗浄時における圧電／電歪層２２Ａの剥がれを確実に防止することができる。
【０１２３】
その結果、セラミック積層体６０に対する切断工程において、加工負荷の小さい条件に制約されることがなくなるため、加工時間が短くなり、スループットの向上を図ることができる。
【０１２４】
また、洗浄工程においても、圧電／電歪層２２Ａ等に対する負荷が小さくなるような条件で行う必要がなくなり、洗浄時間の短縮化を効率よく図ることができ、工数の削減を実現させることができる。
【０１２５】
次に、この実施例に係る圧電／電歪デバイス１０の各構成要素について説明する。
【０１２６】
可動部２０ａ及び２０ｂは、上述したように、薄板部１２ａ及び１２ｂの駆動量に基づいて作動する部分であり、圧電／電歪デバイス１０の使用目的に応じて種々の部材が取り付けられる。例えば、圧電／電歪デバイス１０を変位素子として使用する場合であれば、光シャッタの遮蔽板等が取り付けられ、特に、ハードディスクドライブの磁気ヘッドの位置決めやリンギング抑制機構に使用するのであれば、磁気ヘッド、磁気ヘッドを有するスライダ、スライダを有するサスペンション等の位置決めを必要とする部材が取り付けられる。
【０１２７】
固定部１４は、上述したように、薄板部１２ａ及び１２ｂ並びに可動部２０ａ及び２０ｂを支持する部分であり、例えば前記ハードディスクドライブの磁気ヘッドの位置決めに利用する場合には、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）に取り付けられたキャリッジアーム、該キャリッジアームに取り付けられた固定プレート又はサスペンション等に固定部１４を支持固定することにより、圧電／電歪デバイス１０の全体が固定される。また、この固定部１４には、図１に示すように、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂを駆動するための端子２８及び３０その他の部材が配置される場合もある。
【０１２８】
可動部２０ａ及び２０ｂ並びに固定部１４を構成する材料としては、剛性を有する限りにおいて特に限定されないが、上述したようにセラミックグリーンシート積層法を適用できるセラミックスを好適に用いることができる。
【０１２９】
具体的には、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニアをはじめとするジルコニア、アルミナ、マグネシア、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化チタンを主成分とする材料等が挙げられるほか、これらの混合物を主成分とした材料が挙げられるが、機械的強度や靱性が高い点において、ジルコニア、特に安定化ジルコニアを主成分とする材料と部分安定化ジルコニアを主成分とする材料が好ましい。
【０１３０】
薄板部１２ａ及び１２ｂは、上述したように、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの変位により駆動する部分である。薄板部１２ａ及び１２ｂは、可撓性を有する薄板状の部材であって、表面に配設された圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの伸縮変位を屈曲変位として増幅して、可動部２０ａ及び２０ｂに伝達する機能を有する。従って、薄板部１２ａ及び１２ｂの形状や材質は、可撓性を有し、屈曲変形によって破損しない程度の機械的強度を有するものであれば足り、可動部２０ａ及び２０ｂの応答性、操作性を考慮して適宜選択することができる。
【０１３１】
薄板部１２ａ及び１２ｂを構成する材料としては、可動部２０ａ及び２０ｂや固定部１４と同様のセラミックスを好適に用いることができ、ジルコニア、中でも安定化ジルコニアを主成分とする材料と部分安定化ジルコニアを主成分とする材料は、薄肉であっても機械的強度が大きいこと、靱性が高いこと、圧電／電歪層や電極材との反応性が小さいことから最も好適に用いられる。
【０１３２】
前記安定化ジルコニア並びに部分安定化ジルコニアにおいては、次のように安定化並びに部分安定化されたものが好ましい。即ち、ジルコニアを安定化並びに部分安定化させる化合物としては、酸化イットリウム、酸化イッテルビウム、酸化セリウム、酸化カルシウム、及び酸化マグネシウムがあり、少なくともそのうちの１つの化合物を添加、含有させることにより、あるいは１種類の化合物の添加のみならず、それら化合物を組み合わせて添加することによっても、目的とするジルコニアの安定化は可能である。
【０１３３】
なお、それぞれの化合物の添加量としては、酸化イットリウムや酸化イッテルビウムの場合にあっては、１〜３０モル％、好ましくは１．５〜１０モル％、酸化セリウムの場合にあっては、６〜５０モル％、好ましくは８〜２０モル％、酸化カルシウムや酸化マグネシウムの場合にあっては、５〜４０モル％、好ましくは５〜２０モル％とすることが望ましいが、その中でも特に酸化イットリウムを安定化剤として用いることが好ましく、その場合においては、１．５〜１０モル％、更に好ましくは２〜４モル％とすることが望ましい。また、焼結助剤等の添加物としてアルミナ、シリカ、遷移金属酸化物等を０．０５〜２０ｗｔ％の範囲で添加することが可能であるが、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの形成手法として、膜形成法による焼成一体化を採用する場合は、アルミナ、マグネシア、遷移金属酸化物等を添加物として添加することも好ましい。
【０１３４】
なお、機械的強度と安定した結晶相が得られるように、ジルコニアの平均結晶粒子径を０．０５〜３μｍ、好ましくは０．０５〜１μｍとすることが望ましい。また、上述のように、薄板部１２ａ及び１２ｂについては、可動部２０ａ及び２０ｂ並びに固定部１４と同様のセラミックスを用いることができるが、好ましくは、実質的に同一の材料を用いて構成することが、接合部分の信頼性、圧電／電歪デバイス１０の強度、製造の煩雑さの低減を図る上で有利である。
【０１３５】
圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂは、少なくとも圧電／電歪層２２と、該圧電／電歪層２２に電界をかけるための一対の電極２４及び２６を有するものであり、ユニモルフ型、バイモルフ型等の圧電／電歪素子を用いることができるが、薄板部１２ａ及び１２ｂと組み合わせたユニモルフ型の方が、発生する変位量の安定性に優れ、軽量化に有利であるため、このような圧電／電歪デバイス１０に適している。
【０１３６】
前記圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂは、図１に示すように、薄板部１２ａ及び１２ｂの側面に形成する方が薄板部１２ａ及び１２ｂをより大きく駆動させることができる点で好ましい。
【０１３７】
圧電／電歪層２２には、圧電セラミックスが好適に用いられるが、電歪セラミックスや強誘電体セラミックス、あるいは反強誘電体セラミックスを用いることも可能である。但し、この圧電／電歪デバイス１０をハードディスクドライブの磁気ヘッドの位置決め等に用いる場合は、可動部２０ａ及び２０ｂの変位量と駆動電圧又は出力電圧とのリニアリティが重要とされるため、歪み履歴の小さい材料を用いることが好ましく、抗電界が１０ｋＶ／ｍｍ以下の材料を用いることが好ましい。
【０１３８】
具体的な材料としては、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、マンガンタングステン酸鉛、コバルトニオブ酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ナトリウムビスマス、ニオブ酸カリウムナトリウム、タンタル酸ストロンチウムビスマス等を単独であるいは混合物として含有するセラミックスが挙げられる。
【０１３９】
特に、高い電気機械結合係数と圧電定数を有し、圧電／電歪層２２の焼結時における薄板部（セラミックス）１２ａ及び１２ｂとの反応性が小さく、安定した組成のものが得られる点において、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、及びマグネシウムニオブ酸鉛を主成分とする材料、もしくはチタン酸ナトリウムビスマスを主成分とする材料が好適に用いられる。
【０１４０】
更に、前記材料に、ランタン、カルシウム、ストロンチウム、モリブデン、タングステン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガン、セリウム、カドミウム、クロム、コバルト、アンチモン、鉄、イットリウム、タンタル、リチウム、ビスマス、スズ等の酸化物等を単独で、もしくは混合したセラミックスを用いてもよい。
【０１４１】
例えば、主成分であるジルコン酸鉛とチタン酸鉛及びマグネシウムニオブ酸鉛に、ランタンやストロンチウムを含有させることにより、抗電界や圧電特性を調整可能となる等の利点を得られる場合がある。
【０１４２】
なお、シリカ等のガラス化し易い材料の添加は避けることが望ましい。なぜならば、シリカ等の材料は、圧電／電歪層２２の熱処理時に、圧電／電歪材料と反応し易く、その組成を変動させ、圧電特性を劣化させるからである。
【０１４３】
一方、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの一対の電極２４及び２６は、室温で固体であり、導電性に優れた金属で構成されていることが好ましく、例えばアルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、銀、スズ、タンタル、タングステン、イリジウム、白金、金、鉛等の金属単体、もしくはこれらの合金が用いられ、更に、これらに圧電／電歪層２２あるいは薄板部１２ａ及び１２ｂと同じ材料を分散させたサーメット材料を用いてもよい。
【０１４４】
圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂにおける電極２４及び２６の材料選定は、圧電／電歪層２２の形成方法に依存して決定される。例えば薄板部１２ａ及び１２ｂ上に一方の電極２４を形成した後、該一方の電極２４上に圧電／電歪層２２を焼成により形成する場合は、一方の電極２４には、圧電／電歪層２２の焼成温度においても変化しない白金、パラジウム、白金−パラジウム合金、銀−パラジウム合金等の高融点金属を使用する必要があるが、圧電／電歪層２２を形成した後に、該圧電／電歪層２２上に形成される最外層の他方の電極２６は、低温で電極形成を行うことができるため、アルミニウム、金、銀等の低融点金属を主成分として使用することができる。
【０１４５】
また、電極２４及び２６の厚みは、少なからず圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂの変位を低下させる要因ともなるため、特に圧電／電歪層２２の焼成後に形成される電極には、焼成後に緻密でより薄い膜が得られる有機金属ペースト、例えば金レジネートペースト、白金レジネートペースト、銀レジネートペースト等の材料を用いることが好ましい。
【０１４６】
そして、この実施例に係る圧電／電歪デバイス１０は、超音波センサや加速度センサ、角速度センサや衝撃センサ、質量センサ等の各種センサに好適に利用でき、端面３４ａ及び３４ｂないし薄板部１２ａ及び１２ｂ間に取り付けられる物体のサイズを適宜調整することにより、センサの感度調整が容易に行えるという更なる利点がある。
【０１４７】
また、圧電／電歪デバイスの製造方法においては、セラミック積層体の表面に圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂを形成する方法として、上述したスクリーン印刷法のほかに、ディッピング法、塗布法、電気泳動法等の厚膜形成法や、イオンビーム法、スパッタリング法、真空蒸着、イオンプレーティング法、化学気相成長法（ＣＶＤ）、めっき等の薄膜形成法を用いることができる。
【０１４８】
このような膜形成法を用いて圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂを形成することにより、接着剤を用いることなく、圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂと薄板部１２ａ及び１２ｂとを一体的に接合、配設することができ、信頼性、再現性を確保できると共に、集積化を容易にすることができる。
【０１４９】
この場合、厚膜形成法により圧電／電歪素子１８ａ及び１８ｂを形成することが好ましい。特に、圧電／電歪層２２の形成において厚膜形成法を用いれば、平均粒径０．０１〜５μｍ、好ましくは０．０５〜３μｍの圧電セラミックスの粒子、粉末を主成分とするペーストやスラリー、又はサスペンションやエマルジョン、ゾル等を用いて膜化することができ、それを焼成することによって良好な圧電／電歪特性を得ることができるからである。
【０１５０】
なお、電気泳動法は、膜を高い密度で、かつ、高い形状精度で形成できるという利点がある。また、スクリーン印刷法は、膜形成とパターン形成とを同時にできるため、製造工程の簡略化に有利である。
【０１５１】
また、セラミック積層体を切除する方法としては、ダイシング加工、ワイヤソー加工等の機械加工のほか、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等のレーザ加工や電子ビーム加工を適用することが可能である。
【０１５２】
上述した圧電／電歪デバイスによれば、各種トランスデューサ、各種アクチュエータ、周波数領域機能部品（フィルタ）、トランス、通信用や動力用の振動子や共振子、発振子、ディスクリミネータ等の能動素子のほか、超音波センサや加速度センサ、角速度センサや衝撃センサ、質量センサ等の各種センサ用のセンサ素子として利用することができ、特に、光学機器、精密機器等の各種精密部品等の変位や位置決め調整、角度調整の機構に用いられる各種アクチュエータに好適に利用することができる。
【０１５３】
なお、この発明に係る配線基板及びその製造方法は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】第１の実施の形態に係る配線基板の構成を一部省略して示す断面図である。
【図２】図２Ａは第１の配線パターンの平面形状を示す平面図であり、図２Ｂは第２の配線パターンの平面形状を示す平面図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｃは第１の実施の形態に係る配線基板の製造過程を示すものであって、図３Ａはセラミック基体上に後に第１の配線パターンとなる第１のサーメット層と、後に絶縁層となる第２のサーメット層を形成した段階を示す工程図であり、図３Ｂは第１の配線パターンと絶縁層を同時に形成した段階を示す工程図であり、図３Ｃは後に圧電／電歪層となるＰＺＴペーストを形成した段階を示す工程図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは第１の実施の形態に係る配線基板の製造過程を示すものであって、図４Ａは圧電／電歪層を形成した段階を示す工程図であり、図４Ｂは後に第２の配線パターンとなる第３のサーメット層を形成した段階を示す工程図である。
【図５】第２の実施の形態に係る配線基板の構成を一部省略して示す断面図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｃは第２の実施の形態に係る配線基板の製造過程を示すものであって、図６Ａはセラミック基体上に後に第１の配線パターンの第１の層となる第１のサーメット層を形成した段階を示す工程図であり、図６Ｂは第１の層を形成した段階を示す工程図であり、図６Ｃは後に第１の配線パターンの第２の層となるＰｔペーストを形成した段階を示す工程図である。
【図７】図７Ａ〜図７Ｃは第２の実施の形態に係る配線基板の製造過程を示すものであって、図７Ａは第２の層を形成した段階を示す工程図であり、図７Ｂは後に第１の配線パターンの第３の層となる第２のサーメット層を形成した段階を示す工程図であり、図７Ｃは第３の層を形成した段階を示す工程図である。
【図８】図８Ａ〜図８Ｃは第２の実施の形態に係る配線基板の製造過程を示すものであって、図８Ａは後に圧電／電歪層となるＰＺＴペーストを形成した段階を示す工程図であり、図８Ｂは圧電／電歪層を形成した段階を示す工程図であり、図８Ｃは後に第２の配線パターンとなる第３のサーメット層を形成した段階を示す工程図である。
【図９】第３の実施の形態に係る配線基板の構成を一部省略して示す断面図である。
【図１０】実施例に係る圧電／電歪デバイスの構成を示す斜視図である。
【図１１】実施例に係る圧電／電歪デバイスのうち、圧電／電歪素子の形成部分を示す拡大図である。
【図１２】必要なセラミックグリーンシートの積層過程を示す説明図である。
【図１３】セラミックグリーンシートを積層してセラミックグリーン積層体とした状態を示す説明図である。
【図１４】セラミックグリーン積層体を焼成してセラミック積層体とした後、該セラミック積層体に圧電／電歪素子を形成した状態を示す説明図である。
【図１５】図１５Ａ〜図１５Ｃは実施例に係る圧電／電歪デバイスの製造過程を示すものであって、図１５Ａは後に第１の配線パターンにおける第１の層となる第１のサーメット層と後に絶縁層となる第２のサーメット層を形成した段階を示す工程図であり、図１５Ｂは第１の層と絶縁層を同時に形成した段階を示す工程図であり、図１５Ｃは後に第１の配線パターンにおける第２の層となるＰｔペーストを形成した段階を示す工程図である。
【図１６】図１６Ａ〜図１６Ｃは実施例に係る圧電／電歪デバイスの製造過程を示すものであって、図１６Ａは第２の層を形成した段階を示す工程図であり、図１６Ｂは後に第１の配線パターンにおける第３の層と後に第１層目の圧電／電歪層となるＰＺＴペーストと後に第２の配線パターンとなる第４のサーメット層を形成した段階を示す工程図であり、図１６Ｃは第３の層と第１層目の圧電／電歪層と第２の配線パターンを同時に形成した段階を示す工程図である。
【図１７】図１７Ａ〜図１７Ｃは実施例に係る圧電／電歪デバイスの製造過程を示すものであって、図１７Ａは後に第２層目の圧電／電歪層となるＰＺＴペーストと後に第３の配線パターンとなる第５のサーメット層を形成した段階を示す工程図であり、図１７Ｂは第２層目の圧電／電歪層と第３の配線パターンを同時に形成したた段階を示す工程図であり、図１７Ｃは後に第３層目の圧電／電歪層となるＰＺＴペーストと後に第４の配線パターンとなる第６のサーメット層を形成した段階を示す工程図である。
【図１８】図１８Ａ及び図１８Ｂは実施例に係る圧電／電歪デバイスの製造過程を示すものであって、図１８Ａは第３層目の圧電／電歪層と第４の配線パターンを同時に形成した段階を示す工程図であり、図１８Ｂは後に第４層目の圧電／電歪層となるＰＺＴペーストを形成した段階を示す工程図である。
【図１９】図１９Ａ及び図１９Ｂは実施例に係る圧電／電歪デバイスの製造過程を示すものであって、図１９Ａは第４層目の圧電／電歪層を形成した段階を示す工程図であり、図１９Ｂは後に第５の配線パターンとなるＰｔレジネートと後に端子となるＡｕペーストを形成した段階を示す工程図である。
【符号の説明】
【０１５５】
１０…圧電／電歪デバイス                １２ａ、１２ｂ…一対の薄板部
１４…固定部                            １６…セラミック基体
１８ａ、１８ｂ…圧電／電歪素子          ２２…圧電／電歪層
２４…一方の電極                        ２６…他方の電極
４０…空隙                              ４２…絶縁層
５０…第１の配線パターン                ５４…窓部
１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ…配線基板  １１２…セラミック基体
１１４…第１の配線パターン              １１６…圧電／電歪層
１１８…第２の配線パターン              １２０…空隙
１２２…絶縁層                          １４０…第１の層
１４２…第２の層                        １４４…第３の層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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